التيار وشدة التيار الكهربائي وتحديد إتجاهه .... - الفريد في الفيزياء
  • التيار وشدة التيار الكهربائي وتحديد إتجاهه ....

    الفريد في الفيزياء

    التيار الكهربائي electric current


    التيار الكهربائي وتحديد اتجاهه





    شرح نصي لموضوع التيار الكهربائي


    س: ما هو " التيار الكهربي " ؟ 


    التيار الكهربي هو سيل من الإلكترونات الحرة , أي عدد من الإلكترونات الحرة تتدفق في الموصل .

    وللتوضيح , فإن التيار الكهربي , كأي تيار آخر , مثل تيار المياه المتدفق من الخرطوم , فلفط " تيار " يطلق على عملية تحرك وتدفق شيء ما , وفي حالة التيار الكهربي , يكون هذا الشيئ هو الإلكترونات الحرة . 

    وتتم هذه العملية بإنتقال إلكترون من ذرة إلى الذرة التي يليها , فتصبح الذرة الأولى موجبة والثانية سالبة , فتقوم الذرة السالبة بطرد أحد الإلكترونات من الذرة الثالثة وتحل محله , وتقوم الذرة الأولى الموجبة بجذب إلكترون سالب من الذرة المجاورة وهكذا .

    تعريف التيار وشدة التيار الكهربائي وتحديد إتجاهه



    ولزيادة التبسيط , دعنا نتخيل المادة الموصلة كأنبوب به كرات صغيرة , حيث تعتبر هذه الكرات الصغيرة الإلكترونات الحرة , فإذا كان الأنبوب مفتوح من الناحيتين , وقمنا بإدخال كرة من أحد الأطراف , فإنها ستزيح كره تلو الأخرى , وتدخل الأنبوب , فيعود الأنبوب كما هو عليه .
    تيار كهربائي

    ولكن من أين ستأتي تلك الكرات الأخرى ؟ أي من أين ستأتي تلك الإلكترونات الإضافية؟ 
    الإجابة هي , أنها ستأتي مما يعرف بمصدر التيار , وسوف يتم شرحه فيما بعد .

    شدة التيار الكهربي 

    دعنا نعود إلى التشبيه الذي قد ذكرناه عن التيار الكهربي , حينما قلنا أنه كالماء الذي يتدفق من خرطوم المياه , حسنا , مجرد عملية التدفق هذه " وبأي شده " تسمى تيارا , ولكن , ما هو الفرق بين تدفق وتدفق آخر للمياه؟ 
    الفرق هو في كمية المياة التي سنحصل عليها في كل وحدة زمن , ولتكن الثانية . 
    كذلك , فإن شدة التيار الكهربي , يقصد بها , كمية الشحنة الكهربية التي يعطيها ذلك التيار ( ذلك التدفق ) في الثانية الواحدة . 

    هل يقصد من كمية الشحنة الكهربية , عدد الإلكترونات ؟ 

    نعم , فالتيار الكهربي كما ذكرنا هو سيل من الإلكترونات الحرة , والإلكترونات هي عبارة عن شحنات سالبة , ولكن وجد أن شحنة الإلكترون تعتبر صغيرة جدا في القياسات , ولذلك تم إختراع وحدة قياس أخرى للشحنة تسمى " الكولوم" , وهي عدد (كمية) من الإلكترونات مع بعضهم البعض . 
    يرمز للتيار الكهربي بالرمز i , وطبقا لتعريف شدة التيار الكهربي فإنه "كمية الشحنة الكهربية ( عدد الكولوم ) التي يعطيها ذلك التيار في الثانية الواحده" . 
    إذا فمعادلة شدة التيار تكون :  
    i=Q/t
    حيث أن i هو , التيار الكهربي 
    t هو , الزمن بالثانية 
    Q هو , الشحنة بالكولوم , واحد كولوم شحنة تساوي 1.6×1810 شحنة إلكترون . 

    إذا من المعادلة , نجد أن وحدة قياس شدة التيار الكهربي هي " الكولوم / ثانية " وهو ما يطلق عليه إسم "الأمبير" A 
    س : إذا قيل لك أن موصل ما يمر به تيار كهربي شدته 1 أمبير , فما معنى هذا ؟
    هذا يعني أنه إذا تم حساب كمية الشحنة التي تمر من مقطع هذا السلك في ثانية واحدة , فإنها سوف تساوي واحد كولوم , أي أنه يمر في كل ثانية 6.24 × 1810
     إلكترون من مقطع هذا السلك .
    وإذا كانت قيمة شدة التيار 2 أمبير مثلا , فإن هذا يعني أنه في كل ثانية تمر شحنة قدرها 2 كولوم من مقطع هذا السلك , أي يمر في كل ثانية 
    1.248 × 1910 إلكترون (1.248 × 1910  إلكترون ) وهكذا

    كيف نشير إلى إتجاه مرور التيار الكهربي ؟ 


    مرور التيار الكهربي يعني مرور الشحنات السالبة في إتجاه , ويقابله مرور للشحنات الموجبة في الإتجاه المعاكس , فإذا كانت الإلكترونات تمر من اليسار إلى اليمين , فإن البروتونات تمر من اليمين إلى اليسار , وبالعكس , مع ملاحظة أن البروتونات لا تتحرك من مكانها , ولكن إنتقال الإلكترونات يظهر البروتونات على أنها تتحرك , ولكن يقال مجازا أن البروتونات تمر في الإتجاه المعاكس , وفي بعض الأحيان يطلق على الشحنة الموجبة ( البروتون ) لفظ " الفجوة الموجبة " .

    تستخدم بعض المراجع الكهربية إتجاه مرور الإلكترونات على أنه إتجاه مرور التيار , ولكن في أغلب المراجع يستخدم إتجاه مرور الفجوات على أنه إتجاه التيار الكهربي , ويسمى في تلك الحالة " الإتجاه الإصطلاحي " 

    أو " The conventional direction"

    تعريف التيار وشدة التيار الكهربائي وتحديد إتجاهه

    ملاحظة هامة : هنالك فرق بين حركة الإلكترونات في التيار المتردد عن التيار المستمر ، حيث أن التيار المتردد يسبب حركة إهتزازية للإلكترونات ، بينما التيار المستمر يسبب حركة إنتقالية للإلكترونات في الموصل
    ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 

    ليست هناك تعليقات

    جميع الحقوق محفوظة لــ الفريد في الفيزياء 2018 ©